Podział jądra (mitoza) komórek organizmów eukariotycznych z replikacją DNA można podzielić na cztery główne fazy. Druga faza główna to tzw Metafaza w trakcie którego chromosomy kurczą się spiralnie i ustawiają się w płaszczyźnie równikowej w przybliżeniu w tej samej odległości od obu przeciwnych biegunów. Włókna wrzeciona są połączone z centromerami chromosomów z obu biegunów.
Co to jest metafaza?
Metafaza jest drugą z czterech głównych faz, na które można podzielić podział jądra komórek eukariotycznych, zwany mitozą. Podczas metafazy charakterystyczne jest ułożenie chromosomów w tzw. Płaszczyźnie równikowej lub płycie metafazowej.
Każdy chromosom składa się z czterech chromatyd, z których dwa są „identyczne”. Chromatydy są początkowo trzymane razem przez wspólny centromer. Na centromerach tworzą się małe struktury białkowe, do których przyczepiają się włókna biegunów wrzeciona, aby przyciągnąć siostrzane chromatydy do przeciwnych biegunów. Rozerwanie chromatyd jest już częścią anafazy, która następuje po metafazie.
Podczas metafazy wykonuje się wszystkie preparaty, które są niezbędne do odłączenia chromatyd od centromerów, aby można było je przyciągnąć do biegunów. Dopiero gdy wszystkie centromery zostaną połączone z odpowiednimi włóknami biegunowymi lub mikrotubulami, wiązania chromatyd na ich centromerze są uwalniane, tak że rozpoczyna się ich przemieszczanie do odpowiedniego bieguna.
Funkcja i zadanie
W organizmie ludzkim istnieje ciągła potrzeba wzrostu opartego na rozmnażaniu komórek, który najczęściej opiera się na zasadzie podziału komórkowego. W komórkach jądrzastych organizmów jedno- i wielokomórkowych (eukariotów) podziały obejmują podział cytoplazmy i ich jąder komórkowych.
Dwie komórki potomne powstałe w wyniku podziału są identyczne w swoich diploidalnych zestawach chromosomów z odpowiednimi „komórkami macierzystymi”, tak że wzrost niektórych tkanek w organizmie jest teoretycznie nieograniczony na podstawie podziału komórek niezwiązanych z płcią, pod warunkiem, że proces podziału nie zostanie przerwany lub zakończony przez substancje hamujące wzrost.
Proces podziału komórek jest również powiązany z procesem podziału jądra, znanym jako mitoza. W mitozie druga z czterech głównych faz jest znana jako metafaza. Jest to ważne ogniwo w procesie podziału podstawowego. Metafaza jest ważna, aby ustawić chromatydy z podwójnego zestawu chromosomów w płaszczyźnie równikowej lub metaplacie, tak aby mogły być przyciągane przez włókna mikrotubuli w kierunku dwóch biegunów w kolejnej anafazie.
Szczególnie ważną funkcją metafazy jest sprawdzanie (punkt kontrolny) i monitorowanie włókien wrzeciona (mikrotubul) wychodzących z biegunów. Należy upewnić się, że mikrotubule są połączone z „właściwym” centromerem. Gwarantuje to, że dwa zestawy chromosomów zgrupowane na biegunach podczas kolejnej anafazy są absolutnie identyczne. Można to osiągnąć tylko poprzez posiadanie chromatydy chromosomu na każdym z dwóch biegunów po podzieleniu jądra.
Jeśli, na przykład, dwie identyczne chromatydy siostrzane zostały znalezione na jednym z dwóch biegunów, a ich brakowało na drugim biegunie, doprowadziłoby to do znacznych zakłóceń z niemożnością dalszego wzrostu komórek lub niekontrolowanego wzrostu. W przypadku komórek miąższu wystąpiłaby utrata specyficznej funkcjonalności komórek.
Choroby i dolegliwości
Mitoza uosabia bardzo złożony proces, który wiąże się z ryzykiem błędów w replikacji nici DNA i rozmieszczeniu chromatyd na dwóch biegunach, co może mieć czasami daleko idące konsekwencje. Na przykład „nieprawidłowe” przyłączenie mikrotubul do kinetochorów centromerów może występować stosunkowo często. Na przykład, niektóre kinetochory mogą pozostać wolne, tj. Niepołączone z mikrotubulą lub obie chromatydy są połączone z mikrotubulami tego samego bieguna w ich centromerach. Jedna z najważniejszych funkcji metafazy polega na sprawdzaniu „prawidłowego” i całkowitego przyłączenia mikrotubul do kinetochoru.
Rozerwanie chromosomów w anafazie jest zwykle uwalniane tylko wtedy, gdy sprawdzenie włókien wrzeciona jest pomyślne, a wszystkie kinetochory sygnalizują prawidłowe połączenie. Mitotyczny punkt kontrolny jest realizowany przez grupę wyspecjalizowanych białek, które hamują lub spłacają przejście do anafazy, jeśli adhezja nie odpowiada wartości docelowej. Proces ten jest w pewnym stopniu porównywalny z pit stopem w wyścigu Formuły 1, kiedy wszyscy czterej monterzy muszą zgłosić zakończenie po zmianie kół, zanim kierowca Formuły 1 będzie mógł ponownie wystartować.
Inny większy problem pojawia się, gdy popełniane są błędy w zrywaniu nici DNA. Może to prowadzić do utraty funkcji komórek i ciągłego, szybkiego lub wolnego postępu dalszych mitoz, które nie reagują już na własne inhibitory wzrostu organizmu. Nie zahamowany wzrost charakteryzuje guzy łagodne (łagodne) lub złośliwe (złośliwe).
Inne problemy mogą wynikać z metylacji DNA. Kiedy nici DNA są rozszczepiane, aktywność metylotransferaz DNA może prowadzić do dodania grup metylowych (-CH3) do DNA. Proces ten nie odpowiada mutacji genu w konwencjonalnym sensie, ale odpowiada epigenetycznej zmianie w dotkniętym genie. „Metylacja genów” zwykle prowadzi do fenotypowo rozpoznawalnych zmian u chorego osobnika i jest najczęściej przenoszona na następną generację komórek - podobnie jak w przypadku dziedziczenia.
Zakres, w jakim rozwój łagodnych i złośliwych guzów oraz metylacja DNA można przypisać procesom zachodzącym w obrębie metafazy, nie został odpowiednio zbadany.
